[发明专利]一种用于控制地表隆起的隧道注浆与排水同步施工方法

说明书

本发明公开了一种用于控制地表隆起的隧道注浆与排水同步施工方法，包括如下步骤：从地表向隧道两侧打设旋喷桩，形成止水帷幕；隧道支护完成后，在隧道掌子面上方通过钻孔注浆形成连接两侧止水帷幕的超前反向曲拱；超前反向曲拱形成后，在其底部沿隧道掘进方向钻泄水通道，将聚集的积水通过泄水通道排出；在保证泄水通道开放的同时，对隧道进行全断面注浆作业。本发明中超前反向曲拱为朝向地面开口的弧形，易于聚水，在底部钻孔后排水效果良好；在反向曲拱底部预留泄水通道可将原本封闭的注浆系统开放，因此隧道超前注浆施工时可同步进行排水工作，利用注浆的抬升效应将地层多余积水进一步挤压排出，可显著减小注浆施工引起的超孔隙水压力，达到防止地表过量隆起的目的。

技术领域

本发明属于地下及岩土工程领域，尤其涉及一种用于控制地表隆起的隧道注浆与排水同步施工方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着经济的快速发展及国家对交通建设的大力支持，我国隧道及地下工程建设得到空前发展，其中以城市地铁隧道发展尤为迅速。不同于山岭隧道，地铁隧道建设要求对地层及周边环境的扰动更小，其控制标准也更加严格。但由于城市隧道往往埋深较浅(20m左右)，隧道施工更容易对地层甚至上部建筑产生较大影响，因此如何实现施工微扰动是当前城市隧道建设的热门话题。

降水、注浆和开挖是地铁隧道施工过程中对地层扰动最大的几个环节，实际施工时地层受扰动大小往往是多个环节综合影响的结果。隧道超前注浆引起地表隆起原因主要有二：一为浆液的大量流入使得地层得到补充而抬升；二为前期降水效果不佳导致地层中存在积水，浆液的压入引起地层超孔隙水压力剧增，从而造成地表迅速隆起。尤其是当隧道穿越富水松散地层时，往往要加强注浆设计对地层进行超前加固，此时若隧道区域存在多余积水，高强度注浆必然会引起极大的超孔隙水压力导致地面出现大幅度隆起，而注浆结束后地层超孔隙水压力下降又会引起地表下沉，这对施工和环境保护都是十分不利的。

对于附存于地层中的积水，隧道施工中多采用掌子面钻孔泄水的方式排出，然而受限于地质水文条件的复杂性，即使泄水通道不再出水，也不能保证积水排放完毕，且后续隧道超前注浆过程中必须将此泄水通道封堵，地层为一个封闭的系统，若地层中新集聚有积水则无法及时排出。因此，若能在隧道全断面注浆施工时为地层积水预留排出通道，将封闭的注浆系统打开，注浆的抬升效应会使得地层位移逐步向上传递，将地层中的新旧积水沿通道挤出，实现注浆与排水的同步进行，则可大大减小因超孔隙水压力增大导致的地表隆起部分，进而对地表隆起实现有效控制。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种用于控制地表隆起的隧道注浆与排水同步施工方法，通过设置竖向止水帷幕截断水源、设置超前反向曲拱聚水、反向曲拱底部设置泄水通道初步排水和隧道超前注浆施工时同步排水四个环节，以解决地层积水难以排出、隧道注浆引起地层超孔隙水压力剧增造成的地表严重隆起的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

一种用于控制地表隆起的隧道注浆与排水同步施工方法，包括如下步骤：

S1:从地表向隧道两侧打设旋喷桩，形成止水帷幕；

S2:隧道支护完成后，在隧道掌子面上方通过钻孔注浆形成连接两侧止水帷幕的超前反向曲拱；

S3:超前反向曲拱形成后，在其底部沿隧道掘进方向钻泄水通道，将聚集的积水通过泄水通道排出；

S4:在保证泄水通道开放的同时，对隧道进行全断面注浆作业。

进一步的，全断面注浆形成的注浆加固区的轮廓线位于隧道开挖轮廓线外侧3m处。

进一步的，泄水通道的积水入口均匀布置在超前反向曲拱底部，出口位于隧道支护上。

进一步的，超前反向曲拱在水平面投影L等于两止水帷幕的距离，其矢跨比ΔK＝H/L，控制在1/5-1/6，H为超前反向曲拱上圆弧高度H。